專利名稱：將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽電池法，特別是涉及一種將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池。
背景技術(shù)：
太陽能是一種干凈無污染而且取之不盡用之不竭的能源，在解決目前石化能源所面臨的污染與短缺的問題時(shí)，一直是最受矚目的焦點(diǎn)。由于太陽能電池可直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，因此成為目前相當(dāng)重要的研究課題。硅基太陽能電池為業(yè)界常見的一種太陽能電池。硅基太陽能電池的原理是將ρ型半導(dǎo)體與η型半導(dǎo)體相接合，以形成ρ-η接面。當(dāng)太陽光照射到具有此ρ-η結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體時(shí)，光子所提供的能量可把半導(dǎo)體中的電子激發(fā)出來而產(chǎn)生電子-電洞對(duì)。電子與電洞均會(huì)受到內(nèi)建電位的影響，使得電洞往電場(chǎng)的方向移動(dòng)，而電子則往相反的方向移動(dòng)。如果以導(dǎo)線將此太陽能電池與負(fù)載(load)連接起來，則可形成一個(gè)回路(loop)，并可使電流流過負(fù)載，此即為太陽能電池發(fā)電的原理。隨著環(huán)保意識(shí)抬頭，節(jié)能減碳的概念逐漸受眾人所重視，再生能源的開發(fā)與利用成為世界各國(guó)積極投入發(fā)展的重點(diǎn)。目前，太陽能電池的關(guān)鍵問題在于其光電轉(zhuǎn)換效率的提升，而能夠提升太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率即意味著產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的提升。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池， 使其可將無法被太陽能電池所利用的紅外光轉(zhuǎn)換為可被太陽能電池所利用的可見光，以提高光電轉(zhuǎn)換效率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出一種將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，其包括第一透明基板、第二透明基板、第一電極、第二電極、至少一堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、 紅外光轉(zhuǎn)換層(infrared light conversionlayer)以及黏著層；該第二透明基板配置于第一透明基板上；該第一電極配置于第一透明基板與第二透明基板之間；該第二電極配置于第一電極與第二透明基板之間；該堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)配置于第一電極與第二電極之間，其中堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括P型半導(dǎo)體層、本質(zhì)層(intrinsic layer)與η型半導(dǎo)體層，且本質(zhì)層位于P型半導(dǎo)體層與η型半導(dǎo)體層之間；該紅外光轉(zhuǎn)換層配置于第二透明基板與第二電極之間，用以將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光；該黏著層配置于紅外光轉(zhuǎn)換層與第二電極之間。前述的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，其中所述的紅外光轉(zhuǎn)換層的材料例如為稀土(rare earth)元素。前述的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，其中所述的稀土元素例如為鑭系(La)元素。前述的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，其中所述的可見光例如為綠光或藍(lán)綠混光。[0010]前述的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，其中所述的第一電極與第二電極的材料各自例如為透明導(dǎo)電氧化物(transparentconductive oxide，TC0)。前述的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，其中所述的P型半導(dǎo)體層、 本質(zhì)層與η型半導(dǎo)體層的材料各自例如為非晶硅或微晶硅。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池及其制造方法，至少具有下列優(yōu)占.
^ \\\ ·一、本實(shí)用新型的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，當(dāng)太陽光自第二電極側(cè)進(jìn)入太陽能電池時(shí)，紅外光轉(zhuǎn)換層可將太陽光中的紅外光轉(zhuǎn)換為本質(zhì)層可吸收的可見光，因此可以大幅地提升太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。另外，由于照射至本實(shí)用新型的壓合型太陽能電池的太陽光中的紅外光被轉(zhuǎn)換為可見光，因此可以大幅度地降低紅外光所造成的熱累積效應(yīng)，進(jìn)而提高太陽能電池的效能。再者，若照射至本實(shí)用新型的壓合型太陽能電池的太陽光中的紅外光被轉(zhuǎn)換為綠光或藍(lán)綠混光，則本實(shí)用新型的壓合型太陽能電池可以應(yīng)用于需要較多綠光或藍(lán)綠混光的農(nóng)業(yè)或花卉產(chǎn)業(yè)，以助于農(nóng)作物與花卉培養(yǎng)。為讓本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。

圖IA至圖IC分別為本實(shí)用新型實(shí)施例的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池的制造流程的剖視圖。100、108:透明基板104:堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104b:本質(zhì)層110:紅外光轉(zhuǎn)換層114:壓合型太陽能電池
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池及其制造方法其具體實(shí)施方式
、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效詳細(xì)說明。圖IA至圖IC為本實(shí)用新型實(shí)施例的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池的制造流程的剖視圖。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1A，提供透明基板100。透明基板100的材料例如為玻璃。然后，在透明基板100上形成電極102。電極102的材料例如為透明導(dǎo)電氧化物。 上述的透明導(dǎo)電氧化物可以是銦錫氧化物(indium tin oxide, ITO)、氧化鋁鋅(Al doped ΖηΟ，ΑΖ0)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide, IZ0)或其他透明導(dǎo)電材料。電極102的形成方法例如為濺鍍法(sputtering)、化學(xué)氣相沉積法(chemical vapordeposition, CVD)或蒸鍍法(evaporation)。接著，在電極102上形成堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104。在本實(shí)施例中，堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104包括ρ型半導(dǎo)體層104a、本質(zhì)層104b與η型半導(dǎo)體層l(Mc。詳細(xì)地說， 堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104的形成方法例如是先在電極102上形成ρ型半導(dǎo)體層10如。ρ型半導(dǎo)
102、106 電極 104a :p型半導(dǎo)體層 104c :n型半導(dǎo)體層 112 黏著層體層10 的材料例如為非晶硅或微晶硅，而ρ型半導(dǎo)體層10 中所摻雜的材料例如是選自元素周期表中IIIA族元素的群組，其可以是硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga) JB (In)或鉈(Tl)。 然后，在P型半導(dǎo)體層10 上形成本質(zhì)層104b。本質(zhì)層104b作為光產(chǎn)生電子電洞對(duì)的主要區(qū)域。本質(zhì)層104b的材料例如為未經(jīng)摻雜的非晶硅或微晶硅。之后，在本質(zhì)層104b上形成η型半導(dǎo)體層l(Mc。η型半導(dǎo)體層l(Mc的材料例如為非晶硅或微晶硅，而η型半導(dǎo)體層l(Mc中所摻雜的材料例如是選自元素周期表中VA族元素的群組，其可以是磷(P)、砷 (As)、銻(Sb)或鉍(Bi)。在形成堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104之后，在堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104上形成電極106。電極106的材料例如為透明導(dǎo)電氧化物。上述的透明導(dǎo)電氧化物可以是銦錫氧化物、氧化鋁鋅、銦鋅氧化物或其他透明導(dǎo)電材料。在本實(shí)施例中，堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104是由依序形成于電極102上的ρ型半導(dǎo)體層 104a、本質(zhì)層104b與η型半導(dǎo)體層l(Mc所構(gòu)成。在其他實(shí)施例中，也可以視實(shí)際需求，將 η型半導(dǎo)體層l(Mc、本質(zhì)層104b與ρ型半導(dǎo)體層10 依序形成于電極102上來構(gòu)成堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。此外，在本實(shí)施例中，電極102與電極106之間僅具有一個(gè)堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)， 而在其他實(shí)施例中，也可以視實(shí)際需求而于電極102與電極106之間形成依序堆疊的多個(gè)堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。此外，上述在透明基板100上形成電極102、堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104與電極106的步驟即為一般熟知的太陽能電池的制程步驟。也就是說，圖1中的結(jié)構(gòu)即為一般熟知的太陽能電池，其可由現(xiàn)有的設(shè)備來制造，不需使用額外的設(shè)備，且不需改變目前的制程步驟。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，提供透明基板108。透明基板108的材料例如為玻璃。然后， 在透明基板108上形成紅外光轉(zhuǎn)換層(infrared lightconversion layer) 110。紅外光轉(zhuǎn)換層110用以將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光。紅外光轉(zhuǎn)換層110的形成方法例如為濺鍍法、化學(xué)氣相沉積法或蒸鍍法。紅外光轉(zhuǎn)換層110的材料例如為稀土元素，例如鑭系元素。之后，在紅外光轉(zhuǎn)換層110上形成黏著層112。黏著層112的材料例如為乙烯醋酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate, EVA)。之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，以黏著層112朝向電極106的方式壓合透明基板100與透明基板108，以形成壓合型太陽能電池114。在本實(shí)施例中，黏著層112形成于紅外光轉(zhuǎn)換層110上。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中， 也可以將黏著層112形成于電極106上，然后再以黏著層112朝向紅外光轉(zhuǎn)換層110的方式壓合透明基板100與透明基板108，以形成壓合型太陽能電池114?；蛘?，也可以同時(shí)在紅外光轉(zhuǎn)換層110與電極106上形成黏著層112。如上所述，本實(shí)用新型在制造壓合型太陽能電池114的過程中，先分別制造具有紅外光轉(zhuǎn)換層110的透明基板108與一般熟知的太陽能電池(如圖IA所示的結(jié)構(gòu))，然后再藉由將黏著層112將二者壓合在一起。也就是說，在本實(shí)用新型的壓合型太陽能電池的制造過程中，不需改變?cè)械奶柲茈姵刂圃爝^程，因而不會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。此外，由于圖IB中的具有紅外光轉(zhuǎn)換層110的透明基板108與圖IA中的太陽能電池是分別制造的，因此亦可視實(shí)際需求而在不同的場(chǎng)所制造具有紅外光轉(zhuǎn)換層110的透明基板108與圖 IA中的太陽能電池。以下將以圖IC中的壓合型太陽能電池114為例，對(duì)本實(shí)用新型的太陽能電池作說明。[0030]請(qǐng)參照?qǐng)D1C，壓合型太陽能電池114包括透明基板100、透明基板108、電極102、 電極106、堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104、紅外光轉(zhuǎn)換層110以及黏著層112。透明基板108配置于透明基板100上。電極102配置于透明基板100與透明基板108之間。電極106配置于電極 102與透明基板108之間。堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104配置于電極102與電極106之間。堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)104包括ρ型半導(dǎo)體層104a、本質(zhì)層104b與η型半導(dǎo)體層104c，且本質(zhì)層104b位于P型半導(dǎo)體層10 與η型半導(dǎo)體層之間l(Mc。紅外光轉(zhuǎn)換層110配置于透明基板108 與電極106之間，用以將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光。黏著層112配置于紅外光轉(zhuǎn)換層110與電極106之間。對(duì)于一般的太陽能電池來說，當(dāng)太陽光照射至太陽能電池時(shí)，由于以非晶硅或微晶硅為材料的本質(zhì)層無法有效地吸收太陽光中的紅外光(其在太陽光中約占50% )，因此紅外光會(huì)直接穿過太陽能電池而無法被利用，使得太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率無法大幅度地提升。然而，對(duì)于壓合型太陽能電池114來說，當(dāng)太陽光穿過透明基板108而照射至紅外光轉(zhuǎn)換層110時(shí)，紅外光轉(zhuǎn)換層110可將太陽光中無法被太陽能電池所利用的紅外光轉(zhuǎn)換為可被太陽能電池所利用的可見光。由于本質(zhì)層104b對(duì)于可見光具有較佳的吸收率，因此當(dāng)太陽光中的紅外光被紅外光轉(zhuǎn)換層110轉(zhuǎn)換為可見光而進(jìn)入本質(zhì)層104b時(shí)，與一般的太陽能電池相比，增加了照射至本質(zhì)層104b的可見光的量，因而提升了壓合型太陽能電池 114的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，相對(duì)于其他顏色的可見光來說，若壓合型太陽能電池114的本質(zhì)層是以非晶硅為材料，而非晶硅材料對(duì)于綠光與藍(lán)綠混光具有較佳的吸收率(對(duì)于綠光具有最佳的吸收率)，因此可以藉由調(diào)整紅外光轉(zhuǎn)換層110中稀土元素的種類、組成比例等來將太陽光中的紅外光轉(zhuǎn)換為綠光或藍(lán)綠混光，以進(jìn)一步地提升壓合型太陽能電池114的光電轉(zhuǎn)換效率。特別一提的是，經(jīng)紅外光轉(zhuǎn)換層110所轉(zhuǎn)換成的綠光或藍(lán)綠混光經(jīng)過壓合型太陽能電池114之后，未被吸收的部分可以進(jìn)一步地被利用。舉例來說，經(jīng)紅外光轉(zhuǎn)換層110轉(zhuǎn)換而形成且未被吸收的綠光或藍(lán)綠混光可以與原本穿過壓合型太陽能電池114的未被吸收的可見光混合而產(chǎn)生不同顏色的光。因此，若將壓合型太陽能電池114應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)中，則可以視實(shí)際需求來調(diào)整而呈現(xiàn)出不同于白光的光。此外，若將壓合型太陽能電池114 應(yīng)用于需要較多綠光或藍(lán)綠混光的農(nóng)業(yè)或花卉產(chǎn)業(yè)，則可有助于農(nóng)作物與花卉培養(yǎng)。再者，在本實(shí)施例中，由于照射至壓合型太陽能電池114的太陽光中的紅外光已被轉(zhuǎn)換為可見光，因此紅外光照射至太陽能電池時(shí)所產(chǎn)生的熱累積效應(yīng)可以被大幅度地降低，使得壓合型太陽能電池114經(jīng)太陽光照射之后仍可以維持在與周遭環(huán)境相同的溫度。 此外，由于熱累積效應(yīng)已被大幅度地降低，因此可以進(jìn)一步避免因熱累積效應(yīng)而造成光電轉(zhuǎn)換效率降低的問題，進(jìn)而達(dá)到提升太陽能電池的效能的目的。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然并非用以限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，依據(jù)本實(shí)用新型的權(quán)利要求書及說明內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，其特征在于包括一第一透明基板；一第二透明基板，配置于該第一透明基板上；一第一電極，配置于該第一透明基板與該第二透明基板之間；一第二電極，配置于該第一電極與該第二透明基板之間；至少一堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，配置于該第一電極與該第二電極之間，其中每一堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括一 P型半導(dǎo)體層、一本質(zhì)層與一 η型半導(dǎo)體層，且該本質(zhì)層位于該P(yáng)型半導(dǎo)體層與該η型半導(dǎo)體層之間；一紅外光轉(zhuǎn)換層，配置于該第二透明基板與該第二電極之間，用以將紅外光轉(zhuǎn)換為一可見光；以及一黏著層，配置于該紅外光轉(zhuǎn)換層與該第二電極之間。
2.如權(quán)利要求1所述的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，其特征在于其中所述的紅外光轉(zhuǎn)換層的材料為一稀土元素。
3.如權(quán)利要求2所述的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，其特征在于其中所述的稀土元素為鑭系元素。
4.如權(quán)利要求1所述的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，其特征在于其中所述的可見光為綠光或藍(lán)綠混光。
5.如權(quán)利要求1所述的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，其特征在于其中所述的第一電極與該第二電極的材料為透明導(dǎo)電氧化物。
6.如權(quán)利要求1所述的將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池，其特征在于其中所述的P型半導(dǎo)體層、該本質(zhì)層與該η型半導(dǎo)體層的材料為非晶硅或微晶硅。
專利摘要本實(shí)用新型是關(guān)于一種將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光的壓合型太陽能電池。其包括第一透明基板、第二透明基板、第一電極、第二電極、至少一堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、紅外光轉(zhuǎn)換層以及黏著層；該第二透明基板配置于第一透明基板上；該第一電極配置于第一透明基板與第二透明基板之間；該第二電極配置于第一電極與第二透明基板之間；該堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)配置于第一電極與第二電極之間，其中堆疊半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括p型半導(dǎo)體層、本質(zhì)層與n型半導(dǎo)體層，且本質(zhì)層位于p型半導(dǎo)體層與n型半導(dǎo)體層之間；該紅外光轉(zhuǎn)換層配置于第二透明基板與第二電極之間，用以將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光；該黏著層配置于紅外光轉(zhuǎn)換層與第二電極之間。本實(shí)用新型的太陽能電池可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/055GK201936905SQ201020629488
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者劉吉人, 劉幼海, 張一熙 申請(qǐng)人:吉富新能源科技(上海)有限公司